高中生物第1章遗传因子的发现第1节孟德尔的豌豆杂交实验一第1课时一对相对性状的杂交实验过程和解释学案.docx
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高中生物第1章遗传因子的发现第1节孟德尔的豌豆杂交实验一第1课时一对相对性状的杂交实验过程和解释学案
第1课时 一对相对性状的杂交实验过程和解释
[学习目标]1.阐明用豌豆做遗传实验容易成功的原因并掌握相关的基本操作。
2.掌握孟德尔一对相对性状的杂交实验过程。
3.理解孟德尔对分离现象做出的假设,并能画出遗传图解。
一、用豌豆做遗传实验的优点和杂交实验技术
1.用豌豆做遗传实验材料的优点
品种特点
相应优势
自花传粉和闭花受粉,自然状态下一般为纯种
实验结果可靠,容易分析
具有易于区分的相对性状且能稳定遗传
实验结果易于观察和分析
深化拓展 用玉米做遗传实验材料的特点
(1)雌雄同株且为单性花,便于人工授粉;
(2)生长周期短,繁殖速度快;(3)相对性状差别显著,易于区分和观察;(4)产生的后代数量多,统计更准确。
2.豌豆杂交实验(异花传粉过程)
3.相关概念
(1)去雄:
除去未成熟花的全部雄蕊。
(2)相对性状:
一种生物的同一种性状的不同表现类型就叫做相对性状。
例1 下图表示孟德尔杂交实验操作过程,下列叙述正确的是()
A.②操作后要对b套上纸袋
B.①和②的操作不能同时进行
C.a为父本,b为母本
D.①和②是在花开后进行的
答案 B
解析 图中①为去雄,去雄后需套袋处理,②为采集花粉,待雌蕊成熟后才进行②过程,所以,需套上纸袋的是a,而不是b,A错误;②过程在①过程之后,B正确;a接受花粉为母本,b提供花粉为父本,C错误;豌豆花开前就已经完成授粉过程,所以①和②不能等花开后才进行,D错误。
例2 下列属于相对性状的是()
A.玉米的黄粒与皱粒B.狗的长毛与直毛
C.果蝇的长翅与残翅D.小麦的抗倒伏与抗锈病
答案 C
解析 相对性状是一种生物的同一种性状的不同表现类型。
二、一对相对性状的杂交实验
1.实验过程
实验过程
相关说明
P(亲本) 高茎×矮茎
↓
F1(子一代)高茎
↓⊗
F2(子二代)高茎∶矮茎
比例接近 3∶1
①P具有相对性状
②
③F1全部表现为显性性状
④F2出现性状分离现象,分离比为3∶1
2.写出下列各符号的含义
P:
亲本;F1:
子一代;F2:
子二代;×:
杂交;⊗:
自交;♂:
父本;♀:
母本。
例3 对于孟德尔所做的豌豆的一对相对性状的遗传实验,不必具备的条件是()
A.选用的一对相对性状要有明显的差异
B.实验选用的两个亲本,一定是纯种
C.要让显性亲本作父本,隐性亲本作母本
D.要让两个亲本之间进行有性杂交
答案 C
解析 孟德尔所做的豌豆的一对相对性状的研究实验中,豌豆必须具有一对易于区分的相对性状,同时亲本必须是纯种,具有相对性状的两个纯合亲本必须进行有性杂交,该过程中正反交实验都要做,才能使实验更具有说服力。
例4 一对相对性状的亲本杂交,子二代中()
A.所有的统计结果都等于3∶1
B.统计的样本足够大时才符合3∶1
C.性状按3∶1的比例出现
D.统计的样本越小越接近3∶1
答案 B
解析 孟德尔之后,科学家们在继续研究中发现,只有满足大样本即实验群体足够大时,才能够实现孟德尔统计的比例关系,越小越偏离,越大越接近。
三、对分离现象的解释
1.孟德尔的假说
(1)生物的性状是由遗传因子决定的,决定高茎和矮茎的遗传因子分别为:
D、d。
(2)体细胞中遗传因子是成对存在的,F1体细胞中的遗传因子组成为Dd。
(3)生物体在形成生殖细胞——配子时,成对的遗传因子彼此分离,分别进入不同的配子中,F1产生配子的遗传因子组成及比例为D∶d=1∶1。
(4)受精时,雌雄配子的结合是随机的。
2.遗传图解
(1)配子的结合方式:
4种。
(2)遗传因子组成:
3种,分别为DD、Dd、dd,其比例为1∶2∶1。
(3)产生后代的性状表现:
2种,分别为高茎、矮茎,其比例为3∶1。
(4)上图亲本中的高茎(DD)或矮茎(dd)遗传因子组成相同,称为纯合子;F1中的高茎(Dd)遗传因子组成不同,称为杂合子。
例5 在进行豌豆杂交实验时,孟德尔选择的一对相对性状是子叶颜色,豌豆子叶黄色(Y)对绿色(y)为显性。
如图是孟德尔用杂交得到的子一代(F1)自交的实验结果示意图,根据孟德尔对分离现象的解释,下列说法正确的是()
A.①②③都是黄色子叶
B.③的子叶颜色与F1相同
C.①和②都是黄色子叶、③是绿色子叶
D.①和②都是绿色子叶、③是黄色子叶
答案 C
解析 根据孟德尔对分离现象的解释,题图F2中①②③的遗传因子组成分别是Yy、Yy、yy。
因为黄色(Y)对绿色(y)为显性,故①和②的子叶颜色为黄色,③的子叶颜色为绿色。
例6 水稻的晚熟和早熟是一对相对性状,晚熟受显性遗传因子(E)控制。
现有纯合的晚熟水稻和早熟水稻杂交,下列说法不正确的是()
A.F1的遗传因子组成是Ee,性状表现为晚熟
B.F1自交时产生的雌雄配子数量之比为1∶1
C.F1自交后得F2,F2的遗传因子组成可能为EE、Ee和ee,其比例为1∶2∶1
D.F2的性状表现为晚熟和早熟,其比例为3∶1
答案 B
解析 在数量上,雄配子数远大于雌配子数,但F1自交时产生的两种雄配子数量之比或两种雌配子数量之比均为1∶1。
1.判断正误
(1)豌豆是自花传粉、闭花受粉的植物,具有易于区分的相对性状()
(2)性状分离是子代同时出现显性性状和隐性性状的现象()
(3)豌豆的高茎和玉米的矮茎是一对相对性状()
(4)杂合子自交后代一定是杂合子()
(5)Dd豌豆产生含D的雌配子和含d的雄配子数目相同()
答案
(1)√
(2)×(3)×(4)×(5)×
2.下列各组性状互为相对性状的是()
A.人的白色皮肤和棕色头发
B.绵羊的白毛和黑毛
C.玉米的黄粒和圆粒
D.豌豆的高茎和豆荚绿色
答案 B
解析 相对性状是指一种生物的同一种性状的不同表现类型,人的白色皮肤和棕色头发,一个是皮肤的颜色,一个是头发的颜色,它们不互为相对性状,A错误;绵羊的白毛和黑毛互为相对性状,B正确;玉米的黄粒和圆粒,一个是种子颜色,一个是种子形状,它们不互为相对性状,C错误;豌豆的高茎和豆荚绿色,一个是茎的高度,一个是豆荚的颜色,都不是同一种性状,D错误。
3.下列叙述正确的是()
A.生物体没有显现出来的性状称为隐性性状
B.亲本之中一定有一个表现为隐性性状
C.若子代中出现显性性状,则亲代中必有显性性状个体
D.在一对相对性状的遗传实验中,双亲只具有一对相对性状
答案 C
解析 隐性性状并非一直不能表现出来,只是在子一代中不能表现;亲本的表现类型可以都是显性,可以都是隐性,也可以是一显一隐;在一对相对性状的遗传实验中,双亲并非只具有一对相对性状,而是只研究其中的一对相对性状。
4.在豚鼠中,黑色皮毛对白色皮毛为显性。
如果一对杂合的黑毛豚鼠交配,一胎产下4仔,此4仔的性状表现可能是()
①全部黑色 ②3黑1白 ③1黑3白 ④全部白色
A.②B.①②
C.①②③D.①②③④
答案 D
解析 杂合子在交配产仔时,一胎虽然产了4仔,但每一仔都是由卵细胞和精子结合(受精)形成的,是相互独立的。
每一仔的性状都是
的概率为黑色,
的概率为白色。
所以,在子代数量较少时各种概率都有可能出现。
5.用纯种高茎豌豆和纯种矮茎豌豆作亲本进行杂交实验,F1全为高茎,让F1自交,获得F2,共有556株。
请回答下列问题:
(1)F2中纯合子大约________株。
(2)F2中杂合子大约________株;F2高茎植株中,杂合子大约________株。
(3)F2中矮茎植株全部为纯合子吗?
________(填“是”或“否”)。
(4)从F2中取一高茎豌豆,请设计一个实验探究其遗传因子组成(用D和d表示该对遗传因子)。
①实验步骤:
a.该高茎植株的幼苗生长至开花时,让该植株进行________,获得种子;
b.将获得的所有种子种植得到子代植株,观察子代植株性状表现。
②结果与结论:
a.若后代全部表现为高茎,则该植株的遗传因子组成为________;
b.若后代植株中____________________,则该植株的遗传因子组成为________。
答案
(1)278
(2)278278(3)是 (4)①a.自交
②a.DDb.既有高茎,也有矮茎 Dd
解析 由题干知,高茎对矮茎为显性,F1的遗传因子组成为Dd,可知:
(1)F2中纯合子占
,即556×
=278(株)。
(2)F2中杂合子占
,即556×
=278(株)。
高茎植株有两种类型DD、Dd,分别占
、
,即杂合高茎植株占高茎植株的
,即556×
×
=278(株)。
(3)矮茎为隐性性状,故全为纯合子。
(4)F2中高茎植株可能为DD(
)、Dd(
),而且可用简单的自交法予以鉴别。
[对点训练]
题组一 用豌豆做遗传实验的优点和杂交实验技术
1.下列选项中不是孟德尔选用豌豆作为实验材料并获得成功的原因是()
A.豌豆是严格闭花受粉的植物
B.豌豆花比较大,易于做人工杂交实验
C.豌豆在杂交时,母本不需去雄
D.豌豆具有稳定的、容易区分的相对性状
答案 C
解析 豌豆是雌雄同体同花,所以在做杂交实验时,母本需要去雄,才能保证不会出现自花传粉,故C符合题意;其他三项都属于豌豆作为实验材料的优点。
2.用豌豆进行遗传实验时,下列操作错误的是()
A.杂交时,须在花粉尚未成熟时除去母本的雄蕊
B.自交时,雌蕊和雄蕊都无需除去
C.杂交时,须在花粉尚未成熟时除去母本的雌蕊
D.人工授粉后,应套袋
答案 C
解析 豌豆属于自花传粉、闭花受粉植物。
自然状态下自交,是纯种。
杂交时,要在花粉尚未成熟时除去母本的雄蕊,保留其雌蕊并套袋,然后对其进行人工授粉,授粉后为避免外来花粉的干扰,应对其继续做套袋处理。
3.下列各项中属于相对性状的是()
A.水稻的早熟和晚熟
B.眼大和眼角上翘
C.桃树的红花和绿叶
D.豌豆的高茎和水稻的矮茎
答案 A
解析 相对性状是指一种生物的同一种性状的不同表现类型,眼大和眼角上翘不是同一种性状,所以B项不符合;C项也不符合同一种性状的不同表现类型的要求;D项不是同一物种的性状。
4.如图是豌豆植株人工杂交的示意图,下列相关说法中错误的是()
A.①②分别表示父本和母本
B.操作③表示去雄
C.操作④表示传粉
D.④操作后需要对雌蕊进行套袋
答案 A
解析 提供花粉的是父本,接受花粉的是母本,A项错误;③④分别表示去雄和传粉,B、C项正确;传粉后为了避免外来花粉的干扰,应及时对雌蕊进行套袋处理,D项正确。
题组二 一对相对性状的杂交实验
5.下列有关遗传学概念的叙述,错误的是()
A.性状是指生物的任何可以鉴别的形态或生理的特征
B.相对性状是指同种生物的不同性状
C.显性性状是指杂合子显现出来的性状
D.隐性性状是指在杂合子中未显现出来的性状
答案 B
解析 相对性状是指一种生物的同一性状的不同表现类型,B错误。
6.(2018·宜昌月考)下列各种遗传现象中,不属于性状分离的是()
A.F1的高茎豌豆自交,后代中既有高茎豌豆,又有矮茎豌豆
B.F1的短毛雌兔与短毛雄兔交配,后代中既有短毛兔,又有长毛兔
C.花斑色茉莉花自交,后代中出现绿色、花斑色和白色三种茉莉花
D.黑色长毛兔与白色短毛兔交配,后代均是白色长毛兔
答案 D
解析 杂种后代中同时出现显性性状和隐性性状的现象称为性状分离。
黑色长毛兔与白色短毛兔交配,后代均是白色长毛兔,并没有出现性状分离。
7.(2017·昆明高一检测)玉米的紫粒和黄粒是一对相对性状。
某一品系X为黄粒玉米,若自花传粉,后代全为黄粒;若接受另一品系Y紫粒玉米的花粉,后代既有黄粒,也有紫粒。
下列有关分析正确的是()
A.紫粒是显性性状B.黄粒是显性性状
C.品系X是杂合子D.品系Y是纯合子
答案 A
解析 品系X自花传粉后代全为黄粒,说明品系X是纯合子,接受品系Y紫粒玉米花粉,后代有黄粒和紫粒,说明紫粒为显性性状,黄粒为隐性性状,品系Y是杂合子。
8.杂合子高茎豌豆自交,后代中已有15株高茎,第16株豌豆的表现型()
A.一定为矮茎B.一定为高茎
C.是矮茎的可能性大D.是高茎的可能性大
答案 D
解析 杂合子高茎豌豆自交,后代表现型理论值是高茎∶矮茎=3∶1,即高茎的可能性为75%,又因为自交后代彼此独立,互不影响,故第16株豌豆为高茎的可能性也为75%,大于为矮茎的可能性。
题组三 对分离现象的解释
9.下列为一对相对性状的杂交实验中性状分离现象的假设性解释,其中错误的是()
A.生物的性状是由细胞中的遗传因子决定的
B.体细胞中的遗传因子成对存在,互不融合
C.在配子中只含有每对遗传因子中的一个
D.生物的雌雄配子数量相等,且随机结合
答案 D
解析 高等生物的雄配子数一般远远大于雌配子数。
10.下列关于纯合子与杂合子的叙述,正确的是()
A.纯合子自交,后代不发生性状分离
B.杂合子杂交,后代不发生性状分离
C.纯合子自交,后代发生性状分离
D.杂合子自交,后代不发生性状分离
答案 A
解析 纯合子自交,后代全是纯合子,不会发生性状分离;杂合子自交的后代既有纯合子也有杂合子,会发生性状分离现象。
11.用纯种高茎豌豆(DD)与纯种矮茎豌豆(dd)杂交,得到的F1全为高茎(Dd),种下F1让其自交得到F2,种下F2豌豆种子,发现F2豌豆植株有高茎和矮茎两种,且高茎∶矮茎=3∶1。
关于实现F2中高茎∶矮茎=3∶1的条件的叙述,正确的是()
①在F1形成配子时,成对的遗传因子分离,形成两种配子
②含不同遗传因子的雌、雄配子随机结合
③含不同遗传因子组合的种子必须有适宜的生长发育条件
④只需要①项条件,而不需要②③项条件
A.①③④B.②③④
C.①②③D.①②④
答案 C
解析 若含不同遗传因子的雌雄配子不能随机结合,或者一些种子由于条件不适宜不能萌发或正常生长,则会影响到最后的统计结果,使得实验很难出现3∶1的比例。
12.两株高茎豌豆杂交,后代高茎和矮茎植株数量的比例如图所示,则亲本的遗传因子组成可表示为()
A.GG×ggB.GG×Gg
C.Gg×GgD.gg×gg
答案 C
解析 由图中信息可知,两株高茎豌豆杂交后代中,高茎∶矮茎≈3∶1,符合杂合子自交的实验结果,故推测亲本遗传因子组成为Gg×Gg。
[综合强化]
13.如图为豌豆的一对相对性状遗传实验过程图解,请仔细阅图后回答下列问题:
(1)该实验的亲本中,父本是________________,母本是________________。
(2)操作①叫做________,操作②叫做________;为了确保杂交实验成功,①的操作过程中应注意,时间上__________________,操作过程中____________________,操作后______。
(3)红花(A)对白花(a)为显性,则杂种种子种下去后,长出的豌豆植株开的花为________色。
(4)若P皆为纯合子,让F1进行自交,F2的性状中,红花与白花之比为________,F2的遗传因子组成有____________________,且比值为____________。
生物体的这种现象称为____________。
答案
(1)白花豌豆 红花豌豆
(2)去雄 传粉 要在花粉成熟之前进行 要干净、全部、彻底 要外套罩子(袋子)(3)红 (4)3∶1AA、Aa、aa1∶2∶1 性状分离
解析
(1)
(2)涉及植物杂交实验方法,要注意的重点是豌豆是天然的自花传粉、闭花受粉植物,必须适时用合适的方法去雄。
(3)中得到的后代性状仍为显性。
(4)可根据孟德尔对分离现象的解释进行推理计算。
14.玉米是一种雌雄同株的植物,其顶部开雄花,下部开雌花,玉米黄粒和白粒是一对相对性状(由基因Y和y控制),将纯种黄粒和白粒玉米间行种植(如图),收获时所得玉米粒如下表:
所结玉米粒
白粒
黄粒
白粒玉米果穗上所结的玉米粒
有
有
黄粒玉米果穗上所结的玉米粒
无
有
(1)在玉米中,黄粒对白粒是________性,在黄粒玉米果穗上,黄粒玉米中胚的遗传因子组成是________;白粒玉米果穗上黄粒胚的遗传因子组成是________。
(2)某同学为了获得杂种F1来验证孟德尔基因分离定律,为准确起见,他应选用上述________玉米果穗上结的________玉米粒来进行播种。
杂交实验中,对母本的处理是_________。
(3)图中________(填标号)类型的授粉方式的长期进行对植株有利,其原因是____________。
(4)玉米作为遗传实验材料有哪些优点?
(至少答两点)_______________________。
答案
(1)显 YY或YyYy
(2)白粒 黄粒 套袋、传粉、套袋 (3)Ⅲ和Ⅳ 异花授粉,后代具有更大的变异性和生活力 (4)雌雄同株单性花,避免人工去雄等繁杂的操作;后代数量较多,便于统计学处理;玉米生长期较短,繁殖速度较快;具有稳定的易于区分的相对性状
解析
(1)由图可知,玉米既可自花传粉,也可异花传粉。
由表可知,不论如何传粉,黄粒玉米果穗上没有白粒玉米,白粒玉米果穗上有黄粒玉米,说明黄粒为显性,黄粒玉米植株自花传粉,后代每粒胚的遗传因子组成为YY,异花传粉则为Yy,而白粒玉米果穗上黄粒玉米胚的遗传因子组成为Yy。
(2)验证基因的分离定律用杂合子Yy测交或自交,即用白粒玉米植株上的黄粒玉米来进行播种,这个黄粒一定为杂合子。
15.某农场放养的羊群中有黑、白两种毛色的羊。
已知毛色受一对遗传因子A、a控制。
牧民让两只白色羊交配,后代中既有白羊,也有黑羊。
请分析回答下列问题:
(1)上述羊毛的黑色和白色中,显性性状的毛色为______。
(2)上述两只白羊的遗传因子组成是________,它们生下的小羊的遗传因子组成可能为__________________。
(3)两只白羊交配产生的后代中出现了白羊和黑羊,这种现象在遗传学上称为________,产生这种现象的根本原因是_______________________________________。
(4)上述两只白羊再生一只黑色母羊的概率是________;若上述两只白羊又生了一只白色子羊,该羊是纯合子的可能性是________。
答案
(1)白色
(2)均为AaAA或Aa或aa
(3)性状分离 在产生生殖细胞时,成对的遗传因子分别进入不同的生殖细胞 (4)
解析
(1)白羊的后代出现了黑羊,可判断白色为显性,黑色为隐性,且亲本两只白羊都为杂合子(Aa)。
(2)两杂合子(Aa)白羊交配产生的后代,遗传因子组成可能为AA或Aa或aa。
(3)性状分离的根本原因是在产生生殖细胞时,成对的遗传因子分别进入不同的生殖细胞。
(4)上述两只白羊再生一只黑色母羊的概率是
×
=
。
白色子羊中AA∶Aa=1∶2,故白色子羊中是纯合子的可能性是
。
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